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[표지로 읽는 과학] 물고기는 먹이가 부족한 동굴에서 어떻게 살아남았을까

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2018년 04월 01일 22:30 프린트하기

네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지에는 눈이 없는 멕시칸 장님동굴고기의 모습이 담겼다. 멕시코 북동쪽에 있는 어두운 동굴에 사는 이 어종은 생존력이 강해 먹이가 매우 부족한 극한 환경 속에서도 오랜 시간 살아남을 수 있다. 다른 민물고기보다 지방을 많이 축적해 뚱뚱하고 신진대사 속도가 느리며 산소 소모도 적어 평균 27%의 에너지 절약 효과를 낸다.
 
최근 니콜라스 로너 미국 캔자스대 메디컬센터 교수팀은 클리포드 타빈 미국 하버드 의대 교수팀과 함께 멕시칸 장님동굴고기가 혈당을 조절하는 호르몬인 ‘인슐린’에 반응하지 않도록 진화해 기근을 이겨낼 수 있는 것으로 나타났다고 ‘네이처’ 29일자에 발표했다.
 
생물체는 탄수화물 등 영양분을 섭취한 뒤 소화 과정에서 분해돼 나오는 당 성분(글루코스)을 이용해 생체 에너지(ATP)를 생산한다. 그러나 일반적으로 혈당 수치가 비정상적으로 높아지면, 사람의 경우 당뇨병을 앓는 등 신진대사에 문제가 생긴다. 혈당을 적당한 수준으로 조절해 주는 인슐린이 꼭 필요한 이유다.
 
그런데 연구진의 분석에 따르면 멕시칸 장님동굴고기는 다른 민물고기보다 혈당이 매우 높은 것으로 나타났다. 인슐린이 분비되긴 하지만 혈당이 낮아지지는 않았다. 즉, 인슐린 저항성을 가진 셈이다. 하지만 이렇게 혈당이 높은 상태에서도 신체에 아무런 부정적 영향이 없는 것으로 나타났다. 수명도 충분한 먹이를 먹는 다른 민물고기와 동일하게 나타났다.
 
연구진은 멕시칸 장님동굴고기의 DNA에서 인슐린에 반응할 수 있게 해 주는 ‘insra’ 유전자에서 돌연변이를 발견했다. 이 돌연변이는 인슐린이 체내에서 생산되긴 하지만 그 양이 매우 적거나 생체가 인슐린에 반응하지 못하는 ‘2형 당뇨병’의 원인이기도 하다.
 
연구진은 원하는 유전자만 잘라내거나 바꿀 수 있는 ‘크리스퍼(CRISPR)-Cas9’ 유전자 가위를 이용해 제브라피시의 DNA에서 insra 유전자에 돌연변이를 일으켰다. 그 결과, 제브라피시 역시 인슐린 저항성이 생겼고 체중이 늘었다. 그러나 수명에는 변화가 없었다.
 
로너 교수는 “사람의 경우 당뇨병에 걸리면 일반적으로 수명이 단축된다. 그러나 멕시칸 장님동굴고기는 당뇨병을 더욱 발전시키는 당화 반응의 부산물을 몸에 축적하지 않는 특징이 나타났다”며 “이 같은 사람과 장님동굴고기의 차이는 2형 당뇨병을 치료하는 데 필요한 단서를 제공해 줄 것”이라고 밝혔다.

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